一种新型的全自动螺栓拉伸机

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1前言某核电站反应堆压力容器的单台机组功率为600MW，设计压力为1 7.23MPa，设计温度为343S，其压力容器顶盖和容器简体通过56根M155x4的主螺栓联接，运行环境属于高温高压的环境，且压力容器的使用安全等级要求高，为了防止反应堆压力容器在运行时造成核泄漏事故，在安装压力容器顶盖后要拉伸56根主螺栓并鹏螺母，同样在反应堆压力容器进行换料开盖时也要拉伸主螺栓并拧松螺母。由于主螺栓直径大，且分布密集，只能采用适当的拉伸机拉伸主螺栓，采用手动方式预紧主螺栓不现实且手动紧固方式容易损伤螺纹，所以主螺栓拉伸机是安装和拆卸反应堆压力容器的重要工具。

2螺栓拉伸机的结构及工作原理螺栓拉伸机的结构-般由拉伸油缸、拉杆、螺母鹏旋松装置等主要部分组成。

使用螺栓拉伸机时将其吊放到所需拉伸的螺栓位置上，使拉伸机的螺母鹏装置与螺栓的螺母相连接。然后将拉伸机的拉杆与螺栓顶部的拉伸螺纹相联接。启动液压泵，将高压油泵排出的高压油输入工作油缸的高压腔，活塞杆向上移动，并产生几百吨的向上拉力，带动拉杆向上移动，达到预设的压力值后，拉伸机自动保压，此时拉杆已将螺栓拉长。在拉伸机自动保压期间通过鹏螺母装置，鹏螺母，产生所需的预紧力。

同理，按上述程序使用拉伸机可以将螺母与螺栓之间的预紧力卸载并旋松螺母。

但传统的螺栓拉伸机在使用过程中存在如下缺 ：(1)拉伸机的液压、电气管线繁多，不方便安装和操作。

(2)拉伸机的高压油缸采用轴向密封，受震动等外力影响较大，容易泄漏。

(3)拉杆与被拉伸螺栓靠螺纹连接，旋人、旋出时间长，工作效率低。

(5)拉伸机的操作程序复杂，容易误操作，导致事故发生。

3-种新型全自动主螺栓拉伸机该新型全自动主螺栓拉伸机设计合理，且将所有电液管线集成在-根管路中，安装方便，操作简单，大大提高了拉伸机的工作效率，下面就对该新型主螺栓拉伸机的主要结构及其优越生作详细介绍。

3.1拉伸机的结构该主螺栓拉伸机的系统结构简图见图1，它包括以下部分：拉伸机起吊装置、主螺栓伸长测量系统、电气、液压部件盒、锁紧螺母、拉伸组件、螺母旋转装置、壳体、夹紧系统、对中系统、手动操作控制箱及把手等但其中的关键部件主要是拉伸组件、夹紧系统、对中系统。

3.2拉伸组件该型拉伸机的拉伸组件采用高压双向带超限功能的油缸，主要由油缸、活塞、油缸盖、支承环、密封圈及超行程保护装置等组成，见图2所示。

拉伸组件是拉伸机的核心，位于锁紧螺母和壳体之间。液压操作控制站通过液压管路将高压油输入到拉伸组件的高压腔中，产生高压推动活塞向上移动，同时带动锁紧螺母和拉杆将螺栓向上拉伸，来完成拉伸机对主螺栓的拉伸。同理，当拉伸完成后，由液压操作控制站将低压油输入到拉伸组件的低压腔中，产生-定压力推动活塞向下移动，锁紧螺母和拉杆在自重的作用下随着活塞的移动漫慢回位，直至回到原位。

3.2.1密封形式改变，增加了油缸密封可靠性缸盖结构特殊，将-般使用螺栓固定缸盖并压紧密封圈的螺栓把合形式改变为固定线(钢条)固定结构。在缸盖与油缸配合面上均加工了凹槽，将固定线(钢条)直接穿人缸盖与油缸相配合的凹槽中，牢牢的将缸盖和油缸固定，结构简单，安装方便，避免了由于螺栓松懈或因为震动等外力原因导致螺栓紧固失效而使密封失效的情况发生，提高了拉伸组件的密封可靠性。

3.2.2超行程结构设计巧妙，大大节省了油缸的内部空间该拉伸组件的超行程机械保护装置位于高压腔的进油口处，改变了在高压油缸处开孔，并在开孔处设置溢流阀的结构，不但避免了因为溢流阀的损坏导致密封失效，而且也为高压油缸的设计节省了空间。该超行程装置主要由螺纹套、挡圈、0形圈、定距杆、球、压缩弹簧及弹簧座组成。在高压腔工作过程中，随着活塞的移动，弹簧将球和定距杆弹起，当活塞行程达到39mm时，球与螺纹套的球面接触，此时高压油便不能继续进入高压腔中，避免了活塞将缸盖顶起的危险(低压腔行程为40ram)，起到保护拉伸组件的功能。

33带闭锁油缸的夹紧机构拉伸机的夹紧机构主要包括三部分：闭锁装置、闭锁油缸和拉杆，如图3(1)所示。

(1) (2)图 3夹紧机构在拉伸机中的作用是将被拉伸螺栓夹紧，起到拉伸机与拉伸螺栓之间的连接作用。从图上可以看出该拉伸机的夹紧机构不同于传统意义拉伸机的拉杆，-般拉伸机的夹紧机构只有拉杆-部分，而且拉杆与被拉伸螺栓相连接的部位是与之相配合的内螺纹，且连接螺纹端部有- 段锥形导向段(见图3(2))，作用是为了方便拉杆在与被拉伸螺栓连接前的对中。虽然这样，在拉杆与拉伸螺栓螺纹旋合过程中，仍存在螺纹不对扣或螺纹咬歹E.情况，经倡拉伸机或产品螺纹损坏。

但该螺栓拉伸机的结构避免上述睛况的发生，下面将具体介绍该拉伸机夹紧机构的组或及工作原理。

3.3.1闭锁装置夹紧机构的闭锁装置由壳体、长导轨、短导轨、夹盘及固定连接螺栓等组成。

闭锁装置壳体的中部和下部均匀分布着 6个短导轨和6个长导轨，是夹盘上下运动的轨道；闭锁装置中均匀地分布着6个夹盘，每个夹盘通过两侧的4个固定销均匀的分布在上下相邻两个导轨之间的导轨槽中，且夹盘上下加工了不同的锯齿形螺纹。不工作时，6个夹盘的锯齿形螺纹不与任何部位相连；当工作时，夹盘上部与拉杆相连接，下部与被拉伸螺栓相连接，将拉杆和被拉伸螺栓紧紧的抱合，完成了拉伸前的连接准备。

3.3.2闭锁油缸夹紧机构的闭锁油缸由闭锁油缸活塞、闭锁油缸、闭锁油缸盖、3个闭锁活塞、3个开启活塞、闭锁环及连接螺栓等组成。

闭锁油缸活塞中有6个小油缸，其中3个为开启活塞油缸，负责打开闭锁油缸；另 3个为闭锁活塞油缸，负责关闭闭锁油缸，且它们是间隔分布在闭锁油缸活塞上，保证活塞受力均匀。锁紧环将闭锁油缸活塞锁紧，避免开启活塞超行程。闭锁油缸端盖将6个小油缸固定连接起来，并在装配时与闭锁装置的壳体相连，在活塞的开启和闭合过程中带动壳体上下科 技 创 新 2013年第27期I科技创新与应用多普勒效应及其应用的探讨金 召 赵昕怡(大连理工大学，辽宁 大连 116024)摘 要：文章通过解释多普勒效应原理，分析实际生活中多普勒效应的现象实例，并列举在军事，医学，宇宙探索等领域中多普勒效应的广泛应用，突出其对生产生活的指导性帮助。

关键词：多普勒效应；频率；超声波；雷达；彩超；银河系实际生活中，经常有这样的现象：我们站在路边，迎面开过来-辆汽车，我们可以清晰地听到汽车马达的声音。这声音会随着车子驶近我们而变得尖锐，当车子经过我们身边并逐渐驶离时，车子发出的声音则会渐渐变得低沉。我们不禁要问，为什么会出现这样的现象。车子-直在正常行驶，没有变速，车子本身发出的声音没有变化。而我们听到的声音的由低沉变得尖锐再变得低沉，也不是由于我们和车子之间距离的变化而造成的声音响度大小的改变，因为决定声音尖锐或低沉的是它的音调，即振动的频率。所以，也就有了最可能的解释，就是车子不断驶向我们的过程中，声音的音调发生了改变。而这种改变，并不是汽车马达这-声源自身振动频率的改变，而是我们人耳接收到的声音频率的变化。像这种由于之间的相对运动，而导致的声音接收频率发生变化的现象，也就是我们接下来要讲的多晋勒效应。

1多普勒效应基本规律1842年，奥地利人多普发现了波源和观测者之间的相对运动，会导致物体辐射波长的变化，从而首先提出了多普勒效应理论。经过几百年来持续深入的研究和生活实践，我们已经知道，若是声源朝向接受体方向运动，那么，接受体接收到的频率会相对增加(与声源实际振动频率相比)，这就可以解释当汽车驶近我们时，我们听到的声音越来越尖锐；反之，若声源背离接受体方向运动，接受体接收到的频率会相对减小，所以当车子经过并驶离我们时，传人我们耳朵的声音由尖锐渐渐变得低沉。这里有两个问题需要强调：首先是这里车子的运动是匀速的，也就是说，振动频率(音调)的改变并不是由于车子速度的变化而导致的，声源与接收者只有相对位置的变化，没有相对速度的变化。其次，我们这里所说的，运动，指的是相对运动。即人站在路边不动，汽车驶向人，与汽车不动，人跑近汽车，都会振动频率(音调)的升高，只是若试图深入研究，其音调变化量不尽相同。所以结论就是，只要声源与接收者两者之间距离相对减小，则振动频率(音调)升高；若声源与接收者之间相对距离增大，则振动频率(音调)减校2多普勒效应在军事、交通领域的应用当今时代，信息化数字化的迅猛发展在军事领域尤为突出。我们常说的军用雷达，实际上可以完成两个主要功效：-是通过雷达发出的波，经飞行物反射后雷达再次接受，经过波的运行时间及波速条件，测量出被测飞行物的飞行高度和距离；另外，雷达通过比较发出波与接收波之间的比率差异，能够比较准确滴确定出被测飞行物的飞行速度。所以，-旦战争爆发，当敌机驶 雷达可控范围时，雷达能够t，z.N准确地将敌机的飞行信息全方位反馈给地面控制中心，帮助其进行下-步部署。而飞行高度和飞行速度这两项重要指标，更是发射导弹等防空措施中必须参考的重要指标。

同样，交通领域，马路上我们所谓的电子眼”，也是通过多普勒效应原理来进行测速的。不同的速度会对发出波和接收波的频率有不同程度的改变，根据这个改变程度，车子行驶的速度就被测算出来啦∩以想象，没有多普勒和他的理论，我们不知要动用多少交警，又会有多少违章或是交通事故发生。

3多普勒效应在医学领域的应用医学上，我们常说的彩超”，主要利用的就是多普勒效应。在检测和诊断 脏及其血流状况时，我们常常超声多普勒法。这种检测需要超声振荡器发出高频的等幅信号，发出的信号在被检测者体内传播，当碰到心脏或流动的血液时会发生反射。根据多普勒效应，我们知道，若心脏跳动，血液流动，则接收器接收到的频率会有所改变；若心脏已停止跳动，则接收器会接收到与发射频率相同的信号。对于跳动的心脏和流动的血液，我们通过对发射信号与接收信号之间的频率差异进行分析，从而诊测算出被测者 跳频率和血流速度，对被测者的病隋进行明确诊断，这就是超声多普勒法检测病人 脏血流状况的原理。除此之外，此种方法还适用于对病人的腹腔脏器、前列腺及精囊等其他器官进行检测。对于妊娠期的妇女来说，此种方法也是产前检测的重要手段。

4多普勒效应在宇宙探索领域的应用多普勒效应不仅在军事，医学领域发挥重要作用，科学家们宇宙探索过程中，同样离不开多普勒效应。现在我们已经知道，银河系的星体之间，是不断发生相对运动的。宇宙中的星体不断向外辐射着电磁波，当两星体之间相互远离时，电磁波的频率会降低，它能够帮助我们去分析天体运动的状况(包括是否运动，运动方向，运动速度等)。著名的天文学家哈勃，也正是通过天体发射的电磁波频率在不断减序增大，推断出部分天体原理或靠近银河系的结论，而最终阐释了银河系正在不断扩张的理论∩以说，多于宇宙这-庞大且神秘的系统，我们无法实地勘测，而多普勒效应则为人类的研究提供了莫大的帮助。

5结束语人类发展到今天，离不开神奇的多普勒效应。认识并了解科学，揭示自然科学奥秘，才能推动人类文明更好地发展。多普勒效应应用的领域，绝不仅仅局限于本文所讲到的军事，交通，医学和宇宙探索∩以说，可以说，多普勒效应，是前人留给我们宝贵财富，也是激励我们不断钻研，开拓进取的航标。

3-3.3拉杆夹紧机构拉杆上部与-般拉伸机的拉杆相同，有-段外螺纹，与锁紧螺栓相连；下部与-般拉伸机拉杆不同，-般拉伸机的下部为-段内螺纹和锥形导向段，而夹紧机构拉杆的下部为-段锯齿形外螺纹，工作时与锁紧装置夹盘的锯齿形螺纹相配合。

3.3.4夹紧机构工作原理如简图3(1)所示，在夹紧机构安装完成后，通过液压系统向闭锁油缸的3个闭锁活塞供油，在液压作用下，闭锁活塞向下运动，将闭锁油缸关闭，闭锁油缸端盖带动闭锁装置的壳体向下运动，短导轨与长导轨随着壳体向下运动，夹盘的固定销随着导轨的滑槽也向下运动，将夹盘关闭，上部锯齿形螺纹与拉杆相连，下部锯齿形螺纹与被拉伸螺栓相连，完成整个夹紧机构的夹紧过程；当完成螺栓拉伸后，液压系统向闭锁油缸的3个开启活塞供油，闭锁装置的壳体在闭锁油缸盖的带动下向上运动，短导轨和长导轨随着壳体向上运动，带动夹盘向上运动，夹盘被打开，完成夹紧机构的打开过程。

此夹紧机构的闭锁装置没有采用传统拉杆的内螺纹结构，而是采用了具有液压控制系统的6瓣锯齿形螺纹卡盘结构，只要通过液压站将低压油输入到闭锁油缸中，就可以快速的打开和关闭闭锁装置，极大的提高了该型拉伸机的自动化程度。这样大大节省了拉杆的旋入、旋出时间，提高了主螺栓拉伸机的工作效率。这对于时间就是金钱、就是生命线的核电站来说，起到至关重要的作用。因为它为核电站在每次换料和在役检查的开关盖过程中节省了大量的时间，不但为核电站带来了不可估量的经济效益，而且也缩短了操作人员暴露在具有核辐射环境下的工作时间，同时也可以避免拉杆在旋人、旋出过程中研伤产品螺栓螺纹情况的发生。

4螺栓拉伸机的应用通过标定试验证明了该型主螺栓拉伸机满足使用要求。并分别在某反应堆压力容器制造厂对甜机组进行拉伸预紧和卸载、在某核电站现场对3#机组进行拉伸预紧和卸载，根据现场使用情况反馈，拉伸机的工作效率很高，在完成三级拉伸预紧后几乎不用再进行单独调整就可以满足水压试验的螺栓拉伸伸长量的要求，且 56根主螺栓的伸长量很均匀，均在±0.05mm要求范围内。

5结束语 目前，国内核电站的安装、拆卸反应堆压力容器的主螺栓设备都采用从国外进口的拉伸机，不但造价高，而